第一原理方法研究Mn2-基full-Heusler合金的电子结构、磁性及半金属特性

摘要

本文利用基于密度泛函理论(DFT)的全势线性缀加平面波方法(FLAPW)结合广义梯度近似(GGA)对full-Heusler合金Mn2YZ(Y=V,Cr,Ti; Z=Al,Si)的电子结构,磁性以及半金属特性进行了第一原理研究.根据总能量随晶格常数变化的函数关系,计算了full-Heusler合金Mn2YZ(Y=V,Cr,Ti;Z=Al,Si)的最优化晶格常数.对于Mn2VAl和Mn2TiSi,由计算得到的DOS图可以看出在多数自旋的子能带中有带隙存在,且Fermi能级处于带隙的左边缘,带隙主要由次近邻的Mn原子之间相互耦合产生的t1u态与eu态决定,研究表明这两种合金为半金属铁磁体.对于Mn2VSi，Mn2CrAl，Mn2TiAl合金在两个自旋方向的子能带中Fermi能级附近都有态密度存在,因此，Mn2VSi，Mn2CrAl，Mn2TiAl合金不是半金属铁磁体,但是它们仍具有很高的自旋极化率.而Mn2CrSi合金的能带结构表现出顺磁体特性.
　　磁矩的计算结果表明: full-Heusler合金Mn2YZ(Y=V,Cr,Ti;Z=Al,Si)的总自旋磁矩较好的满足Slater-Pauling法则.在这些合金中Mn原子与Y(Y=V,Cr,Ti)原子的自旋磁矩方向反平行,且磁矩主要来自于d电子的贡献.

目录

第一章 引 言

1.2 半金属磁性材料

1.3 Heusler合金的研究现状

1.4 本文的工作

第二章 理论与计算方法

2.1 密度泛函理论

2.1.1 绝热近似

2.1.2 Hohenberg-Kohn定理

2.1.3 Kohn-Sham方程

2.1.4 交换关联近似

2.2 FLAPW方法

2.3 密度泛函的自洽过程

第三章 结果与讨论

3.1 最优化晶格常数

3.2 Full-Heusler合金Mn2YZ (Y=V,Cr,Ti; Z=Al, Si)的电子结构和磁性

3.2.1 Full-Heusler合金Mn2VZ(Z=Al,Si)的电子结构和磁性

3.2.2 Full-Heusler合金Mn2CrZ(Z=Al,Si)的电子结构和磁性

3.2.3 Full-Heusler合金Mn2TiZ(Z=Al,Si)的电子结构和磁性

第四章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的文章

致谢